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PHYSIQUE

 

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Sommaire de cette page

>>> Principes

>>> Interprétation

 

 

 

 

 

 

RELATIVITÉ RESTREINTE

 

Comment la nature "louche" dans un espace à quatre dimensions: l'espace 3D et le temps. Ce strabisme n'est perceptible que pour de très grandes vitesses de déplacement.

 

 

 

Relativité RESTREINTE – Quelques principes

On s'intéresse au domaine des

vitesses uniformes.

Les vitesses des mobiles

s'ajoutent.

La vitesse de la lumière

est constante.

Le mouvement est

relatif.

On ne peut qualifier le mouvement d'un objet

que par rapport à un autre.

La relativité restreinte proclame

une démocratie entre tous les points de vue.

Les lois de la physique sont identiques

pour tous les observateurs en mouvement à vitesse constante.

La vie de celui qui est en mouvement par rapport à soi

 

paraît ralentie.

À la vitesse de la lumière

temps = infini

masse = infinie

longueur = nulle

Deux personnes en mouvement relatif ne peuvent pas se mettent d'accord sur

la simultanéité d'un événement (l'effet est infime dans la vie courante).

L'univers à quatre dimensions

-         l'espace classique (3D)

-         et le temps

Il y a équivalence entre

-         la masse et

-         l'énergie.

E = m.c²

 

 

 

Interprétation


 
Problème

Pourquoi le temps semble être ralenti à très grande vitesse ?

Pourquoi les dimensions rétrécissent-elles ?

 

 

Principe de solution

Il y a comme une sorte de partage du mouvement entre les différentes dimensions. Mais, avec la relativité, il faut compter avec le temps une dimension comme les trois autres

 

Analogie

 

Voyons en deux dimensions, pour approcher l'explication.

 

Une voiture de course, sur une grande et large piste, fait des essais à vitesse constante.

Il se trouve que, après plusieurs essais, les durées chronométrées sont assez différentes. Pourquoi ?

En fait, la piste étant large, il maintient certes le cap, mais parfois, il se trouve en légère déviation. La gêne du soleil peut-être …

 

 

En trajectoire déviée, il consomme son temps "normal" pour parcourir sa trajectoire normale, PLUS un peu de temps pour parcourir la distance latérale. Au total, pour le chronométreur immobile, il semble que la voiture va moins vite.

Pour parcourir la même trajectoire (semble-t-il), il met plus de temps.

On peut le voir d'une autre façon qui aide à comprendre la relativité:

 

C'est comme si la voiture avait partagé sa vitesse entre les deux dimensions:

*    sa trajectoire directe, et

*    la trajectoire latérale.

 

Dans le cas de la relativité restreinte, le partage se fait également avec la dimension temporelle.

Einstein va plus loin encore et énonce:

 

Tous les objets de l'Univers

se déplacent dans l'espace-temps à la même vitesse,

celle de la lumière.

 

 

Il s'agit d'une vitesse généralisée dans les quatre dimensions.

Elle est composée d'une vitesse spatiale et d'une vitesse temporelle.

La vitesse est partagée entre ces composantes.

 

 

 

Vitesse généralisée

 

Vitesse

Repos

Mouvement

*    spatiale

0

V

*    temporelle

c

c – V

*    généralisée

c

c

 

Au repos, l'objet ne se déplace que dans la dimension temporelle et pas du tout dans les dimensions spatiales.

En mouvement, la trajectoire est partagée entre l'espace et le temps.

Ce qui est donné à l'espace est retiré du temps.

L'objet voyage moins vite dans le temps selon les observateurs immobiles (dans l'espace)

 

La vitesse spatiale d'un objet ne représente que

la manière dont son trajet dans le temps est dévié.

 

Cette vitesse est limitée à celle de la lumière.

Dans ce cas, la totalité de la vitesse généralisée ( c ) est employée à voyager dans l'espace.

La vitesse dans le temps est alors réduite à zéro: le temps ne semble plus s'écouler.

 

Voir Analogie de la porte entr'ouverte

 

Inspiré de la présentation de Brian Green dans son livre très pédagogique

"L'univers élégant" - Robert Laffont - 1999

 

 

 

Suite

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